轻质混凝土钢桥面铺装研究与应用

钢纤维轻集料混凝土具有轻质、高强、韧性优、隔热保温等显著优点。该文提出了“钢板-剪力件-钢筋网-钢纤维轻集料混凝土”的新型钢桥面铺装组合方法。研究了钢纤维轻集料混凝土物理力学性能,并应用于实际工程。结果表明,钢纤维显著提高了轻集料混凝土力学性能和韧性,工程应用效果良好。     

钢箱梁桥面轻集料混凝土的性能研究

高强高韧性轻集料混凝土具有轻质高强、高韧性、抗渗性佳、隔热保温等显著优点,适宜作钢箱梁桥桥面铺装材料.针对高强高韧性轻集料混凝土的这些特点,研究了纤维和聚合物掺量对轻集料混凝土工作性能、抗压强度、抗折强度、弯曲韧性的影响规律,成功配制出干表观密度小、抗压强度等级达到C50、抗折强度大于8.0 MPa、韧性指数η30大于28的钢箱梁桥面铺装材料高强高韧性轻集料混凝土.     

轻集料混凝土施工集料预处理及模拟试验

在综合国内外轻集料混凝土施工轻集料预处理方法的基础上,通过试验模拟了各种轻集料施工预处理方法,研究了轻集料施工预处理方法对高强轻集料预湿程度及所拌混凝土施工性能的影响。结果表明:较之目前国内常用的浸水预湿法,采用真空预湿法、加压预湿法可更为有效地提高高强轻集料的预湿程度及所拌混凝土的流动性,对施工有利,但应控制轻集料在新拌混凝土中的上浮问题。     

聚合物改性纤维对增强轻集料混凝土强度研究

研究了聚合物乳液的掺入对单掺以及复掺纤维增强轻集料混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量、压折比与冲击韧性的影响规律。结果表明:掺入聚合物乳液虽在一定程度上降低了轻集料混凝土抗压强度及弹性模量,但可以显著提高其抗折强度,压折比明显变小;聚合物乳液的掺入可以有效提高纤维增强轻集料混凝土的韧性、降低其脆性,冲击韧性增强近3倍。采用10%的聚合物乳液改性钢纤维和有机纤维复掺增强轻集料混凝土性能效果最佳。     

轻集料混凝土在桥梁工程中的应用及效益分析

概括高强轻集料混凝土在桥梁工程中的性能优势并分析其用于桥梁工程中的经济效益,提出目前轻集料混凝土研究中存在的主要问题,并对轻集料混凝土在桥梁工程中的未来发展作了展望。     

高强轻质混凝土工作性能和强度影响因素研究

采用高强页岩陶粒,加入I级粉煤灰和高效减水剂,配制出了LC40轻质高强轻集料混凝土。同时研究了砂率、粉煤灰掺量和陶粒不同预湿时间对轻集料混凝土工作性能以及抗压强度的影响。研究结果表明,适当提高砂率、掺入适量的粉煤灰以及对轻骨料预湿,均能有效改善混凝土的工作性能,但对抗压强度的影响却各不相同。     

钢管约束下轻集料混凝土的紧箍效应及强度准则

通过钢管约束下核心轻集料混凝土的紧箍效应试验,得到核心混凝土在轴压作用下应力~变形关系曲线及试件破坏形态,重点对轻集料混凝土的紧箍效应及强度准则进行分析研究。试验和计算结果表明,在钢管的约束作用下,轻集料混凝土的延性和强度显著提高,但紧箍效应比普通混凝土小。根据试验结果建立了三向受压轻集料混凝土的强度准则。     

GFRP筋纤维增韧高强轻骨料混凝土受弯构件挠度分析

为研究GFRP筋纤维增韧高强轻骨料混凝土梁变形规律，完成10根高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验，重点分析了纤维掺量、纵筋种类、GFRP筋配筋率和GFRP筋直径对试件不同受力阶段变形的影响；明确了GFRP筋混凝土受弯构件正常使用阶段应变及应力分布；基于刚度解析法，结合文献中GFRP筋普通混凝土受弯构件挠度实测数据，给出GFRP筋应变不均匀系数计算公式，综合考虑轻骨料、钢纤维及GFRP筋配筋率的影响对其进行修正；基于该公式对各试件使用荷载下的挠度进行计算，并与美国规范（ACI 440.1R-15）、中国规范（GB 50608-2010）和加拿大规范（CSA S806-12，ISIS-M03-07）的计算结果进行对比分析。结果表明：随配筋率的增大，试件破坏模式依次表现为GFRP筋拉断破坏、平衡破坏和混凝土压碎破坏；混凝土压碎破坏试件弯矩-挠度曲线分为开裂前阶段、裂缝开展阶段和受压破坏阶段，而平衡破坏和GFRP筋拉断破坏试件仅具有前2个阶段。轻骨料混凝土掺入钢纤维能够抑制构件开裂后刚度退化，降低混凝土压碎破坏脆性；提高GFRP筋配筋率可减小试件变形，GFRP筋直径对其无显著影响。采用中国规范（GB 50608-2010）计算试件正常使用极限状态下的挠度，结果稍显不安全；美国规范（ACI 440.1R-15）计算结果略偏保守；加拿大规范（ISIS-M03-07）与（CSA S806-12）计算值均具有一定的安全储备；建议公式计算结果较为准确且离散性较低，能够用于该类构件挠度的计算。     

再生集料沥青混凝土高温形变损伤机理研究

为了探究再生集料沥青混凝土高温形变的损伤机理,采用不同再生集料用量制备沥青混凝土,通过单轴贯入试验测试再生集料对沥青混凝土抗剪切性能的影响规律,并基于X-ray CT获取高温形变破坏前后其内部细观结构的演化特征。研究结果表明：再生集料的附着水泥砂浆具有多孔隙结构特征,沥青混凝土中水泥砂浆与沥青砂浆界面呈高孔隙率的弱联结状态;粗集料的级配加权球形度为0.812～0.825、加权棱角性指数为1.023～1.125时,再生集料沥青混凝土的高温抗剪切强度最佳;再生集料用量增大会导致沥青混凝土细观结构损伤加剧,水泥砂浆内部、水泥砂浆与沥青砂浆界面的破坏是沥青混凝土高温形变损伤主要诱因;再生集料替代沥青混凝土中天然骨料的用量应控制不超过50%。研究论证了再生集料形貌和内部界面损伤对沥青混凝土高温性能的影响规律,对再生集料沥青混凝土路面的应用具有一定的理论和实践意义。     

基于性能的珊瑚集料混凝土试验研究

配制珊瑚混凝土对于我国岛礁工程建设具有重要的理论意义和工程应用价值。本文结合珊瑚集料特点,根据富浆混凝土理论,基于岛礁建设中素混凝土重力式支挡结构与护岸防浪机制块构件的性能要求,开展了珊瑚集料混凝土的配合比设计和优化试验研究工作。以配制C30全珊瑚混凝土作为目标,试验研究表明,同立方体抗压强度下,珊瑚混凝土的轴压比高于普通轻集料混凝土和普通混凝土;而劈裂抗拉强度优于相同立方体抗压强度等级的普通混凝土和轻集料混凝土;珊瑚混凝土较普通混凝土和轻骨料混凝土弹性模量较低,在相同变形下产生的应力小,结合其抗拉强度高,可以大大降低裂缝的发展。     

FRP加固对腐蚀钢筋与混凝土黏结性能的影响

纤维增强聚合物(FRP)具有轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳和施工方便等突出优点,因此,采用FRP加固腐蚀混凝土结构具有广泛的应用前景。从试验方法、拉拔曲线、黏结强度等方面总结了国内外关于FRP加固对腐蚀钢筋-混凝土黏结性能影响的最新研究成果。已有研究表明:FRP横向约束可将钢筋拉拔试件由脆性的混凝土劈裂破坏转变为延性的钢筋拔出破坏;当腐蚀率较小时,FRP约束对保护层较厚试件的黏结强度影响较小,但FRP约束对减缓试件拉拔曲线中黏结应力下降速度,维持黏结应力较为有效,可提高抗震耗能。同时,本文分析了未来研究中需要关注的几个关键问题。     

LC50轻质高强混凝土研发及工程应用

轻骨料混凝土密度小,可减小结构自重,降低桥梁恒载,能有效解决桥梁改扩建工程中新旧桥高程不一致的问题。针对轻骨料混凝土和易性差、泵送性差、强度低,轻骨料易上浮等问题,采用高强陶粒及空心玻璃微珠,研发出工作性能、力学性能及泵送性均良好的LC50轻质高强混凝土,并基于试验提出轻质高强混凝土材料设计的基本方法。通过LC50轻质高强混凝土在邳苍分洪道特大桥中的成功应用,对轻骨料混凝土在桥面铺装中的施工技术及工艺要点进行总结,为轻骨料混凝土在桥梁改扩建工程中的应用提供参考。     

钢纤维混凝土(SFRC)的增强增韧机理及冲击特性研究

普通混凝土材料脆性大、易开裂、抗冲击性差,不适合承受高速冲击或爆炸的工程,而钢纤维混凝土(SFRC)具有优良的阻裂、增韧和抗冲击性能,将其用于抗爆结构是行之有效的。文章在分析冲击载荷下SFRC强度、韧性等动态力学性能的基础上,探讨了钢纤维的增强增韧和耗能机理,系统论述了钢纤维体积率、长径比、制作工艺、外惨料、基体混凝土、应变率效应等因素对SFRC抗冲击性能的影响,提出了提高SFRC抗冲击性能的途径,为抗爆工程中应用SFRC提供了依据。     

纤维增强轻集料混凝土的研究及其工程应用

蔡甸汉江大桥由于结构设计变更，要求桥面混凝土采用轻质高性能混凝土，实际工程中采用CL40轻集料混凝土。轻集料混凝土的收缩变形比普通混凝土大，易使混凝土形成裂缝，通过对轻集料混凝土高性能化和采用良好施工工艺，使混凝土易于泵送并且体积稳定良好。混凝土在硬化后未发现裂缝，提高了混凝土的韧带，增大了桥面铺装层的抗冲击能力和耐磨性能，简化了施工工序，降低了工程造价，具有良好的经济效益。     

基于致密增韧机理的高抗折混凝土制备试验研究

该文基于致密增韧思路,开展了集料致密级配优选、环氧树脂纤维空间网架及养生条件对混凝土抗折强度影响试验研究,常规条件下成功制备28 d龄期抗折强度19.4 MPa的混凝土。试验发现:采用优化致密级配集料制备的水泥混凝土空间堆积密度大,致密程度高;环氧树脂纤维空间网架进一步填充混凝土微孔隙,提高结构密实度,抑制微裂缝扩展,提高混凝土的抗裂性,实现了混凝土抗拉性能增强;混合养生条件更有利于促进环氧树脂纤维与水泥水化物共生,形成抗裂结构网架。     

聚丙烯腈纤维增强水泥混凝土的抗弯性能

为了研究将体积掺率0．085％～0．17％的聚丙烯腈纤维(PAN)掺入水泥混凝土后，对硬化混凝土力学性能的效用，试验研究了新拌纤维混凝土的坍落度和容重，测定了纤维混凝土的抗压强度、弹性模量、抗劈裂强度；基于美国ASTM及日本JCI方法，用四点弯曲梁测得了抗弯初裂强度、抗弯拉强度和抗弯韧性等。试验证明：聚丙烯腈纤维能够均匀地分散在混凝土中，纤维混凝土无离析现象；该纤维对混凝土具有良好的增韧效应和一定的增强效应。腈纶纤维使混凝土由脆性破坏变为有较好的延展性，可用于修建高等级水泥混凝土路面、桥梁面板、机场道面、堆石坝面板和抗震防爆结构等。     

钢纤维混凝土在斜拉桁架连续梁中的应用

钢纤维能够增强混凝土的抗拉和抗剪强度，并使其具有良好的阻裂和增韧性能。本文针对一座斜拉桁架连续梁结构采用CF55高强钢纤维混凝土这一新型建筑复合材料的设计及设计方法进行了论述。并取得了一定的技术和经济效益。     

预应力结构中轻质混凝土的使用和经济性

许多结构中用轻质混凝土代替正常的重量混凝土,是经济的、有益的。由于上部结构的恒载轻了20～30％,所以这种经济性一般反映在基础设计中。节约多少的程度取决于:(a)支配上部结构设计类型的工地条件;(b)轻集料的可用性和价格;(c)高强钢的价格(如果是预应力混凝土)可以用来抵消由于徐变和收缩引     

再生混凝土集料在水泥稳定碎石中的应用研究

以再生混凝土集料完全替代天然集料,开展了掺加3.5%和4.0%水泥的两种水泥稳定再生混凝土碎石组成设计研究。测试结果表明,相对于天然集料,再生混凝土集料的密度小、吸水率和压碎值较大,水泥稳定再生混凝土集料的最佳含水率偏高;水泥稳定再生混凝土集料抗压强度与采用天然集料的水泥稳定碎石基本相当。再生混凝土集料在水泥稳定基层中应用具有一定的技术可行性。     

核心混凝土性能对钢管混凝土稳定系数的影响研究

通过对钢管普通混凝土长柱和钢管轻集料混凝土中长柱的轴压试验结果的比较,结合对普通混凝土和轻集料混凝土的本构关系曲线的分析,研究了核心混凝土性能对钢管混凝土轴压中长柱稳定系数的影响。研究结果表明,在长细比相同的情况下,钢管混凝土轴压中长柱的稳定系数与核心混凝土的峰值应力无关,而取决于核心混凝土的峰值应变。核心混凝土的峰值应变越大,钢管混凝土中长柱的稳定系数越大。